淺談石拱橋加固與改造設(shè)計(jì)
2016-02-29
1 概述
石拱橋具有歷史悠久、就地取材、造價(jià)低廉、施工技術(shù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是由于舊石拱橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車工業(yè)的進(jìn)步，橋上的重車越來越多，車流量越來越大，當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不適合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，因此石拱橋普遍存在承載力不足，病害較多的缺陷。
賽虹橋位于南京市西南角的城墻外，是明洪武年間建造的，距今已有六百多年歷史。為三跨石拱橋，清康熙年間重建。橋?qū)?0余米，分水橋墩長(zhǎng)60余米。其寬度在南京古橋史上罕見。抗戰(zhàn)時(shí)期此橋遭受日軍破壞，部分橋孔塌落，解放后于1954年和1958年進(jìn)行過兩次整修。賽虹橋年代久遠(yuǎn)，承載能力不足，目前限載8t，根據(jù)檢測(cè)，此橋已不能滿足汽車荷載使用要求，橋梁結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，特別是北孔拱圈結(jié)構(gòu)有繼續(xù)坍塌的趨勢(shì)。鑒于車輛荷載的日益增長(zhǎng)，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全采取加固改造措施，提高其承載力，滿足現(xiàn)有荷載條件的需求，已顯得十分迫切。
目前，橋梁所在的長(zhǎng)虹路南北段均改造完成，路幅寬30m。路幅分配為3.5m（人行道）+4m（非機(jī)動(dòng)車道）+1.5m（側(cè)分帶）+12m（機(jī)動(dòng)車道）+1.5m（側(cè)分帶）+4m（非機(jī)動(dòng)車道）+3.5m（人行道）。橋梁所在位置存在建材市場(chǎng)和大量雜亂民宅，加之橋梁本身較為狹窄，目前全橋?qū)挾茸钫幉蛔?0m，長(zhǎng)虹路在此位置形成交通瓶頸。橋梁本身面貌破敗以及周邊環(huán)境狀況不佳，與秦淮風(fēng)光帶和附近的嶄新的城市風(fēng)貌很不協(xié)調(diào)。
2 橋梁損壞情況簡(jiǎn)述
根據(jù)橋梁檢測(cè)報(bào)告，主橋的病害較為嚴(yán)重，本橋各孔病害狀況不同，北孔病害狀況最嚴(yán)重，南孔相對(duì)較好，各孔狀況如下：
?。?）橋梁北孔病害狀況最為嚴(yán)重：
a.主拱圈局部塊石脫落，幾處塊石呈現(xiàn)明顯坍塌趨勢(shì)；
b.主拱圈東側(cè)存在一處明顯破損；
c.拱圈塊石勾縫幾乎全部脫落，滲水嚴(yán)重；
?。?）橋梁中孔現(xiàn)有拱圈約10m寬，加寬段預(yù)制板梁病害嚴(yán)重：
a.擱置板梁的臺(tái)帽破損；
b.西側(cè)加寬板梁的混凝土板梁混凝土破損剝落，主筋外露；
c.北側(cè)橋墩局部砂漿勾縫脫落；
d.西側(cè)主拱圈局部砌塊接縫開裂，寬1cm；
e.西側(cè)洞口處有2塊塊石碎裂；
?。?）橋梁南孔狀況相對(duì)較好主要是距東側(cè)洞口18m處有滲水現(xiàn)象；
?。?）由于橋臺(tái)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降引起臺(tái)身和拱圈局部產(chǎn)生開裂。
3 分析橋梁破損的原因
造成石拱橋病害的主要有以下幾個(gè)方面的原因：
(1) 由于拱橋的經(jīng)歷了時(shí)間較長(zhǎng)，橋梁變形較大，造成墩臺(tái)移動(dòng)。由于拱圈受力不對(duì)稱和基礎(chǔ)沉降，在拱頂下部和拱角上部產(chǎn)生裂縫。
(2) 橋梁長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中，拱圈塊石大多數(shù)表面呈風(fēng)化剝落狀態(tài)，塊石間勾縫多處脫落，部分塊石有受壓碎裂現(xiàn)象。
(3) 橋面和橋臺(tái)側(cè)墻邊緣長(zhǎng)期滲水，拱圈上塊石間產(chǎn)生大面積的滲水白化使得塊石的承載力降低。
4 賽虹橋改造
老賽虹橋?yàn)榘雸A形石拱橋，北側(cè)拱圈凈跨徑6m，中間拱圈凈跨徑6.6m，南拱圈凈跨徑6.2m，賽虹橋作為南京的一座古橋，根據(jù)修舊如舊的原則，保留原橋的風(fēng)貌，對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，對(duì)老橋基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。使得橋梁承載力達(dá)到公路—Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)。
4.1 橋梁加固方案
4.1.1橋梁下部
根據(jù)該橋的損壞原因可知，由于橋梁在軟土地基段，橋墩橋臺(tái)存在不均勻沉降，如果不對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)處理，則無法從根本上解除該橋存在的隱患。
根據(jù)對(duì)老橋基礎(chǔ)的物探報(bào)告，原來老橋基礎(chǔ)是由許多直徑不等的木樁和石板組成，加固方案采用對(duì)老基礎(chǔ)進(jìn)行注漿加固，對(duì)斷裂的砌石進(jìn)行修補(bǔ)和翻新，灌漿封閉拱圈砌石之間的縫隙，以處理達(dá)到承載力要求。
4.1.2 橋梁上部
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，北孔現(xiàn)狀拱圈已經(jīng)完全塌陷，需要拆除重建，中孔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拆除拱上填料，發(fā)現(xiàn)石拱圈厚度不均勻，最厚的達(dá)到60cm，最小厚度為30cm，而且老橋石拱圈砂漿砌塊脫落處，老拱圈已經(jīng)風(fēng)化嚴(yán)重，因此將中孔石拱圈拆除重建，南孔石拱圈狀況相對(duì)較好，并且原來石拱圈上有60cm的磚砌拱圈和老拱圈共同受力，故只對(duì)南孔拱圈進(jìn)行勾縫處理，中孔和北孔先拆除拱圈后對(duì)原來基礎(chǔ)進(jìn)行處理，在石砌橋墩和橋臺(tái)基礎(chǔ)頂面處鑿除50cm作為新建拱圈的支撐點(diǎn)，新砌石拱圈厚度為30cm，施工完石砌拱圈后在拱上鋪設(shè)一層3cm鋼筋網(wǎng)砂漿(鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格2×2cm),便于立模扎鋼筋，現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱圈位于石砌拱圈上部，拱圈厚厚度為30cm，混凝土拱圈和石砌拱圈形成復(fù)合拱圈共同受力，以此作為橋梁的主承重結(jié)構(gòu)。
中孔和北孔鋼筋砼拱圈澆注完畢后施工拱圈側(cè)墻，與混凝土拱圈成為一個(gè)整體，在側(cè)墻外側(cè)則用與石拱圈條石顏色一致的花崗巖貼面。
4.1.3 拱上建筑
為了減輕上部荷載，則把原來的拱上碎石填料全部清除，回填輕質(zhì)的固化粉煤灰做為拱上填
料，這樣既滿足路面強(qiáng)度要求有能夠滿足減輕拱上荷載。
4.1.4 過橋管線
現(xiàn)狀在老橋范圍內(nèi)原有管線較多，比較復(fù)雜，而且需要將原來的過橋架空管線落地；由于拱圈頂標(biāo)高與道路設(shè)計(jì)標(biāo)高高差較小，則通過抬高人行道高度，將管線埋設(shè)在橋梁兩側(cè)3.5m寬的人行道范圍內(nèi)，并做好保護(hù)措施，在橋梁東側(cè)人行道有一根φ500cm自來水管和路燈電纜，西側(cè)人行道下埋設(shè)一根φ500cm煤氣管、12孔通信管和4孔光纜管，在西側(cè)非機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)下有3根電纜，則需要做包封處理。
5 結(jié)語
由于景觀要求，對(duì)于老賽虹橋修舊如舊。對(duì)原來老橋進(jìn)行基礎(chǔ)注漿處理以提高其承載力，采用石拱圈內(nèi)設(shè)置一個(gè)鋼筋砼拱圈和石拱圈形成復(fù)合拱圈來共同受力，作為橋梁的承重構(gòu)件，拱上填料采用輕質(zhì)填料，達(dá)到了老橋改造的預(yù)期效果，對(duì)于將來同類型橋梁的加固處理起著借鑒的工程實(shí)例。
